FR2584501A1 - Ensemble a fibre optique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE A FIBRE OPTIQUE DESTINE A TRANSMETTRE UN RAYONNEMENT LASER DE HAUTE ENERGIE POUR DES APPLICATIONS MEDICALES. IL EST CONSTITUE PAR UN MANCHE EN MATIERE PLASTIQUE TUBULAIRE MOULE 1 COMPORTANT UNE TERMINAISON METALLIQUE 2 A L'UNE DE SES EXTREMITES ET UNE LONGUEUR DE TUBE PLASTIQUE 4 A SON AUTRE EXTREMITE S'ACHEVANT PAR UNE SECONDE TERMINAISON 5. UNE FIBRE OPTIQUE UNIQUE 3 S'ETEND A TRAVERS LE TUBE ET LE MANCHE ET EST FIXEE A LA SECONDE TERMINAISON. LE TUBE EST AJUSTE A FROTTEMENT DOUX DANS L'ALESAGE 7 DU MACHINE ET IL EST FIXE AU MANCHE PAR UN MANCHON PLASTIQUE THERMORETRACTABLE 6. L'ENSEMBLE 10 EST COUPLE A LA SOURCE DE RAYONNEMENT LASER PAR UN APPAREIL COMPRENANT UNE SURFACE DE BUTEE ECARTEE D'UNE LENTILLE DE FOCALISATION MONTEE DANS L'APPAREIL. CETTE LENTILLE PEUT ETRE MONTEE ELASTIQUEMENT ET L'APPAREIL EST ADAPTABLE SUR UNE SOURCE DE RAYONNEMENT LASER.

Description

ENSEMBLE A FIBRE OPTIQUE
La presente invention se rapporte à un ensemble à fibre optique destiné à transmettre un rayonnement laser de haute énergie, ainsi qu'à un appareil de couplage destiné a coupler un tel ensemble à fibre à une source de rayonnement laser.

On utilise de plus en plus de rayonnement laser de haute énergie en médecine. en l'amenant au site à irradier au moyen d'un ensemble à fibres optiques (ou "à fibre optique") dimensionné extérieurement de façon à s'ajuster à l'intérieur d un endoscope et relié à une source de rayonnement laser. On a également besoin de rayonnement laser de basse énergie en médecine. en premier lieu à des fins d'éclairement. mais, alors que le rayonnement de basse énergie peut être transmis par un ensemble à fibres optiques comprenant un faisceau de fibres, le rayonnement laser à haute énergie doit être transmis par une seule fibre. et le couplage de cette fibre à la source de rayonnement laser est essentiel si la fibre doit avoir une durée de vie correcte.Ainsi, le rayonnement laser collimaté sortant de la source doit être dirigé à travers une lentille convergente et l'extrémité de la fibre optique unique doit être placée judicieusement au foyer (point focal) de la lentille convergente, de façon que la rayonnement laser ne tombe que sur la portion intérieure ou àme de la fibre unique.

Un type connu d'appareil de couplage de fibres optiques comprend une lentille convergente combinée avec l'extrémité d'engagement d'une fibre optique unique pour former un assemblage à emboitement que l'on peut relier de façon amovible à une unité de raccordement femelle d'une source de rayonnement laser dont le rayonnement de sortie collimaté est obturé par un mécanisme obturateur. Le mécanisme obturateur est ouvert par l'appareil de couplage, lorsque ce dernier a pénétré complètement dans l'unité de raccordement femelle. Ce type d'appareil de couplage, qui est décrit dans le brevet G8-2076993, est utilisé commercialement depuis plusieurs années, mais il faut de temps en temps le remettre en état du fait que le bout distal de la fibre unique est exposé à des agents de pollution au voisinage du site irradié et que, par conséquent. il se dégrade.Il faut donc un appareil de remplacement complet ce qui est relativement coûteux. La stérilisation de ce type d'appareil est difficile à réaliser sans dégrader la lentille, mais c'est une condition nécessaire du travail médical, si l'on veut éviter la contamination croisée des malades.

La présente invention a pour objet un ensemble à fibre optique destiné à transmettre un rayonnement laser de haute énergie, et qui soit suffisamment facile et économique à fabriquer pour permettre de l'utiliser une fois et une seule pour chaque cas, de telle sorte que de tels ensembles peuvent être préstérilisés.

L'invention a également pour object un type d'appareil perfectionné pour coupler un ensemble à fibre optique destiné à transmettre un rayonnement laser de haute énergie à une source de rayonnement laser.

Selon un premier aspect de la présente invention, on préconise un ensemble à fibre optique destiné à transmettre un rayonnement laser de haute énergie, ledit ensemble comprenant un manche en matière plastique moulé tubulaire sur lequel est montée à une extrémité une terminaison métallique tubulaire et, à l'autre extrémité, une longueur de tube plastique, l'extrémité distale du tube comprenant un corps terminal, une fibre optique unique à àme de verre et à gaine plastique s'étendant à travers l'intérieur de la terminaison, du manche, du tube et du corps terminal et étant fixée à la terminaison, le tube plastique étant ajusté à frottement doux dans l'alésage du manche et étant fixé au manche par un manchon plastique rétracté thermiquement, la fibre étant clivée ou fendue å chaque extrémité et positionnée avec précision par rapport à la terminaison par une fixation par sertissage de la terminaison à la gaine plastique de la fibre.

On peut réaliser le corps terminal par sertissage préalable du tube plastique, ou bien ce peut être un élément séparé susceptible de centrer la fibre unique dans le tube plastique.

L'ensemble à fibre selon la présente invention est d'une fabrication facile et économique, du fait qu'un seul composant doit être métallique (par exemple, une terminaison de laiton), les autres étant en matière plastique, par exemple en PTFE (polytétrafluoréthylene) ou en polysulfane, et l'assemblage des composants est relativement simple, du fait que le tube plastique est ajusté à frottement doux dans 1 alésage du manche.

Ainsi, au cours de ltassemblage, on relie l'une des extrémités de la fibre par sertissage à la terminaison, puis l'on fait passer le manche sur la longueur de la fibre et on le fait glisser pour l'accoupler avec la terminaison. On fait alors passer la longueur de tube sur la fibre et on la fait glisser à l'intérieur de 1 alésage du manche. Lorsque le corps terminal est un élément séparé, ce mouvement de glissement est suffisant pour découvrir l'extrémité distale de la fibre que l'on monte sur l'élément terminal, puis l'on fait glisser le tube en sens inverse pour l'accoupler avec 1 élément terminal.Ensuite, on monte le manchon en matière plastique thermorétractable et on le rétracte thermiquement sur le manche, pour fixer le tube dans sa position finale.

La fibre optique comporte classiquement une àme de silice dure et elle peut comporter une gaine plastique sur laquelle se trouve un revêtement plastique relativement épais qui constitue la base pour la fixation par sertissage. Un type de fibre approprié est fabriqué par
Ensign Bickford Inc. de 660 Hopmeadow Street, Simsbury,
Connecticut.U.S.A., sous la référence de produit HC-412T,
De préférence, le -manche comporte à sa surface extérieure une bride disposée à une distance prédéterminée de la terminaison. de sorte que le manche peut être sollicité élastiquement pour appuyer la terminaison contre une butée mécanique associée à une source de rayonnement laser, pour positionner avec précision l'extrémité de fibre clivée au foyer du rayonnement laser reçu
Selon un second aspect de l'invention, on préconise un appareil de couplage d'un ensemble à fibre optique selon le premier aspect de l'invention avec une source de rayonnement laser, ledit appareil comprenant un élément délimitant une cavité (unité d'embojtement femelle) pour recevoir le manche et la terminaison dudit ensemble, un collet de butée monté dans ladit cavité et comportant une surface de butée située à une distance prédéterminée d'une lentille convergente montée dans ladite cavité, l'axe optique de la lentille étant aligné avec l'axe longitudinal de la cavité, des moyens étant prévus pour fixer l'élément au boitier d'une source de rayonnement laser.

De façon appropriée, un dispositif de couplage électrique comprenant un micro-interrupteur est monté sur ledit élément, en étant connecté de façon à activer et/ou désactiver une source de rayonnement laser, selon la présence ou l'absence dudit ensemble à fibre monté dans ladite cavité, ladite terminaison touchant la surface de butée.

Selon un autre aspect de la présente invention, on préconise un appareil destiné au couplage d'un ensemble à fibre optique pour transmettre un rayonnement laser de haute énergie à partir d'une source de rayonnement laser, l'ensemble å fibre comportant une terminaison mâle à une extrémité, ledit appareil comprenant un élément définissant un alésage destiné à recevoir coaxialement ladite terminaison à l'une des extrémités de l'alésage et un agencement de focalisation du rayonnement disposé coaxialement à l'autre extrémité de l'alésage. ladite autre extremité de l'alésage convenant pour le couplage à une source de rayonnement laser, ledit élément comprenant des moyens d'arrêt ou d'encliquetage faisant saillie radialement dans ledit alésage à l'une de ses dites extrémités pour y retenir une terminaison male telle qu indiqué précédemment, tandis que ledit agencement de focalisation comprend une lentille de focalisation du rayonnement laser interposée entre un élément en forme de manchon et un dispositif de rappel élastique, les dimensions de 1 élément en forme de manchon étant prédéterminées de façon que, lorsqu'une terminaison male contacte l'élément de manchon, la lentille de focalisation est à une distance prédéterminée de la face située vers l'extrémité proximale de la terminaison, et le dispositif de rappel élastique permet de placer des terminaisons de différentes longueurs dans l'alésage par lesdits moyens d'arrêt.

Il ressort de ce qui précède que l'unité de raccordement femelle de la source laser doit avoir un diamètre intérieur relativement important pour loger le type d'ensemble à fibre connu, du fait que la lentille de focalisation qui fait partie de cet ensemble doit avoir un diamètre suffisamment grand pour être irradiée par la totalité du rayonnement laser de sortie collimaté de la source. tandis que, pour loger le type d'ensemble à fibre selon la présente invention. l'alésage de la cavité dans laquelle l'ensemble à fibre doit être monté est d'un diamètre relativement petit. On a donc besoin d'un dispositif adaptateur pour une source de rayonnement laser de haute énergie, de façon à pouvoir utiliser la source pour transmettre un rayonnement à un ensemble à fibre du type connu ou, lorsqu on utilise 1 adaptateur, à un ensemble à fibres selon l'invention.

Selon un autre aspect de la présente invention, on préconise un dispositif adaptateur pour source de rayonnement laser de haute énergie susceptible de délivrer un rayonnement laser collimaté le long de l'alésage d'une unité de raccordement femelle obturé par un mécanisme obturateur pour empêcher la délivrance de rayonnement laser en l'absence d un ensemble à fibre, ledit adaptateur comprenant un boîtier ou canon tubulaire logeant une lentille de focalisation placée entre un élément d'écartement coulissant et un agencement d'appui élastique, le boîtier étant ajusté à frottement doux dans l'alésage de l'unité de raccordement femelle et étant supporté par une anneau biseauté susceptible d'être fixé à l'unité de raccordement femelle, le boîtier et l'anneau biseauté étant reliés mutuellement par un agencement comprenant un dispositif d'arrêt verrouillable qui empêche, lorsqu il est verrouillé. le déplacement axial du boîtier le long de l'alésage de l'unité de raccordement femelle vers le mécanisme obturateur, un mécanisme de déverrouillage étant logé dans le boîtier et relié à l'élément d'écartement coulissant et l'agencement étant tel que l'alésage du boîtier est dimensionné pour recevoir un ensemble à fibre selon la présente invention qui, en étant inséré axialement, déplace l'élément d'écartement coulissant en actionnant le mécanisme de déverrouillage et en permettant le mouvement de coulissement du boîtier par rapport à l'anneau biseauté, l'amenant au contact du mécanisme d'obturation.

De préférence. le dispositif d'arrêt verrouillable est monté dans le boîtier et comporte une portion susceptible de faire saillie dans l'alésage du boîtier lorsque le mécanisme de déverrouillage est mis en action, ladite portion assurant la retenue d'un tel ensemble à fibre dans l'alésage du boîtier.

De préférence également. ledit agencement comprend un assemblage à clavette et rainure qui limite le mouvement d'éloignement du boîtier du mécanisme d obturation.

On va décrire à présent des exemples de réalisation non limitatifs de l'invention, en regard du dessin annexé dont
La figure 1 représente un ensemble à fibre optique selon l'invention
la figure 2 représente un détail de l'ensemble de la figure 1, à échelle agrandie
les figures 3, 4 et 5 illustrent des variantes d'un autre détail de l'ensemble de la figure 1
la figure 6 représente une variante d'un détail de l'ensemble de la figure 1
La figure 7 illustre l'ensemble de la figure 1, monté sur l'appareil de couplage selon un autre aspect de l'invention
la figure 8 illustre une variante de l'appareil de couplage de la figure 7
la figure 9 est une coupe de l'appareil de la figure 8, suivant la ligne A-A de la figure 8
la figure 10 est une coupe d'un dispositif adaptateur selon la présente invention
la figure 11 est une coupe de l'adaptateur suivant la ligne Il-Il de la figure 10
la figure 12 représente le dispositif adaptateur monté sur une source de rayonnement laser
- la figure 13 représente un #ensemble à fibre optique à jeter après usage. monté sur le dispositif adaptateur.

Comme on l'a représenté sur la figure 1, un ensemble å fibre optique 10 comprend un manche tubulaire en matière plastique moulé 1 sur lequel est monté à l'une de ses extrémités, une terminaison métallique tubulaire 2.

cette terminaison étant représentée avec plus de détails sur la figure 2. Une longueur de tube plastique 4 est montée à l'autre extrémité du manche 1, le bout du tube 4 par rapport au manche 1 étant préservé par un manchon plastique 6 rétracté thermiquement chevauchant une partie du manche 1 et une partie du tube 4. A l'extrémité distale du tube 5. on trouve un corps ou élément terminal 5 dont des variantes sont illutrées plus clairement sur les figures 3, s et 5 respectivement et l'on prévoit. fixée à la terminaison 2 et à l'élément 5 et s'étendant à l'in térieur du tube 4, du manche 1 et de l'élément 2, une fibre optique 3 à azyme de verre et gaine plastique.La fibre 3 est fixée à la terminaison 2 par sertissage à l'emplacement 8. ce sertissage étant tel que la portion à paroi mince de la terminaison 2 se déforme en s'accouplant mécaniquement avec la gaine plastique de la fibre 3, mais cette déformation est insuffisante pour affecter les propriétés optiques de la fibre. A son autre extrémité, la fibre optique 3 est fixée à l'élément terminal 5 selon l'une quelconque des configurations que l'on expliquera en se référant aux figures 3. 4 et 5. Chaque extrémité de la fibre 3 est dépourvue de gaine plastique sur une très courte distance et les faces terminales de la fibre sont chacune clivées ou fendues.

La terminaison 2 est représentée avec plus de détails sur la figure 2 qui montre que la terminaison a une structure tubulaire comprenant une portion de tête 2A avec un creux principal 2B dans lequel l'extrémité fendue de la fibre 3 fait saillie. la portion de tête comprenant un alésage 2C pour positionner la fibre 3 concentriquement et, d'un seul tenant avec la portion de tête 2A, on trouve une tige tubulaire 2D dimensionnée de façon à être ajustée avec serrage dans l'alésage 7 du manche 1, une portion de tige à paroi mince 2E faisant corps avec la tige 2D et comprenant un emplacement de sertissage 8.

Pour assembler la fibre 3 à la terminaison 2, on détache initialement la gaine plastique de l'extrémité de la fibre que l'on monte ensuite dans la terminaison 2, jusqu'à ce que la face terminale clivée de la fibre soit positionnée axialement avec précision dans le creux 28, puis l'on applique un outil de sertissage (non représenté) a la portion à paroi mince 2E pour sertir la terminaison 2 sur la gaine plastique de la fibre 3. On fait ensuite glisser le manche 1 sur la longueur de la fibre 3 et on l'emboîte à force avec la tige 2D qui peut comporter classiquement des saillies en forme de dents pour empêcher le désaccouplement. On fait ensuite passer la longueur de tube 4 requise sur l'extrémité libre de la fibre 3 et on la fait glisser le long de l'alésage 7 du manche 1, jusqu'à ce que l'extrémité libre de la fibre 3 fasse saillie hors du tube 4.Ensuite, on fixe l'élément terminal 5 à la fibre 3 et l'on fait glisser le tube 4 en sens inverse par rapport au manche 1 jusqu à ce qu'il entre en contact avec l'élément terminal 5. Enfin, on fait glisser une longueur de manchon de matière plastique thermorétractable Le long de l'extérieur du tube 4 pour qu il recouvre une partie du manche 1 et une partie du tube plastique 4, et l'on chauffe ensuite pour positionner le manchon 6 en le rétractant.

Comme le montre la figure 3, un type d'élément terminal 15 comprend une portion de tête 15A comportant un creux 15B dans lequel est placée l'extrémité clivée de la fibre 3, la portion de tête 15A faisant corps avec une portion de tige à paroi relativement mince 15C qui est, a l'emplacement 16, déformée par sertissage de façon à contacter la gaine plastique de la fibre 3, la surface extérieure de la portion de tête 15A comportant des dents 15D qui contactent le tube plastique 4 pour fixer ce tube 4 en position,
Comme le montre la figure 4. un autre type d'élément terminal 25 comprend une portion de tête 25A comportant un creux 258 pour recevoir l'extrémité clivée de la fibre 3 et une portion de tige 25C se terminant par des dents 25D dirigées vers l'intérieur. disposées pour enserrer la gaine plastique de la fibre 3 à la façon d'un accouplement par vissage. La surface extérieure de la portion de tête 25A comporte des dents 25E devant contacter le tube plastique 4.

Comme le montre la figure 5, un autre type d'élément terminal 35 encore se présente sous la forme d'un ressort hélicoïdal dimensionné extérieurement pour s'emboîter dans le tube plastique 4 et le serrer, et dimensionné intérieurement pour recevoir et serrer la gaine plastique de la fibre 3. Dans ce cas, le tube 4 se prolonge axialement au-delâ de l'élément terminal 25 pour constituer un creux 35A devant recevoir l'extrémité clivée de la fibre 3.

La figure 6 représente une variante de l'agencement de retenue d'extrémité distale pour la fibre 3, dans lequel le tube plastique 4 est serti préalablement radialement avec quatre échancrures 38 laissant un interstice axial suffisant pour positionner centralement l'extrémité de la fibre 3 sans serrer la fibre. Avec cet agencement, la retenue du tube 4 est réalisée uniquement au niveau du manche 1 au moyen du manchon 6 rétracté thermiquement et le tube 4 s'étend axialement au-delà de la formation terminale 38 pour constituer un creux 39 du logement de l'extrémité fendue de la fibre 3.La longueur axiale exacte du creux 39 est relativement sans importance, et elle peut être suffisamment surdimensionnée pour assurer la protection contre les détériorations pendant le transfert de l'ensemble 10, auquel cas l'on préfère que l'utilisateur retire en la coupant la longueur de tube 4 non-désirée avant l'utilisation de l'ensemble 10, cela étant facile à réaliser, du fait que le tube 4 est en matière plastique. En outre, avec l'agencement de la figure 6, pendant l'assemblage des composants, on notera qu'il n'est pas nécessaire de faire glisser en sens inverse le tube 4, du fait qu'il n'y a pas d'élément terminal séparé en soi et que, bien entendu, il n'y a pas de risque que l'élément terminal se dégage et se perde au cours de l'utilisation de l'ensemble 10, si l'élément terminal est absent.

L'ensemble 10 qui a été décrit est d'une fabrication suffisamment économique et facile pour être utilise une fois et une seule et il est facile à enrouler, emballer et stériliser. par exemple en effectuant la stérilisation au moyen d'oxyde d'éthylène.

Comme le montre la figure 7, l'ensemble 10 est agencé de façon à être monté sur une source laser (non représentée) au moyen d'un ensemble 40 comprenant un élément de raccordement femelle 41 dans lequel le bout (portion d'entrée ou de tête, ou terminaison male) du manche 1 est ajusté à frottement doux (ajustement glissant). La cavité de l'élément 41 contient une butée terminale fixe 42 comportant une surface de butée 42A contre laquelle la terminaison 2 est poussée élastiquement au moyen d'un élément ou dispositif d'arrêt 43 soumis à l'action d'un ressort monté dans l'élément 41 et contactant un épaulement 43A dirigé radialement présent sur le manche 1.La butée terminale 42 comporte elle-même une ouverture axiale et la surface 42A est positionnée au moment de la fabrication à une distance critique d'une lentille convergente ou de focalisation 44 qui est retenue par des montures 45 de façon que son axe optique soit aligné avec précision avec l'axe longitudinal de la cavité formée dans l'élément 41.

L'élément 41 comporte une bride terminale 41A comprenant des moyens 41B de réglage suivant les coordonnées X, Y, de telle façon qu'on peut fixer la bride au boîtier d'une source de rayonnement laser (non représentée) de façon que l'axe optique de la lentille 42 soit aligné avec précision avec l'axe du rayonnement reçu.

Un dispositif de couplage électrique 46 est monte sur l'élément 41 et comprend un micro-interrupteur 46A qui est actionné par la terminaison 2 et le dispositif de couplage 46 est agencé, en cours d'utilisation, de façon à activer la source laser lorsque l'ensemble 10 est monté sur l'élément 41 et à désactiver la source de rayonnement laser lorsque l'ensemble 10 n'est pas ainsi monté.

On notera que, dans un environnement médical, le site qui doit recevoir le rayonnement comprend une variété de liquides qui sont polluants vis-à-vis de la fibre optique 3 et, pour maintenir la face terminale fendue de la fibre dépourvue de telles substances polluantes, il est désirable d'entourer la face terminale de la fibre d'un ou plusieurs jets de gaz inerte. Pour former de tels jets de gaz, le manche 1 comporte une ouverture 50 qui, lorsque le manche est monté sur l élément 41, est aligné avec un canal annulaire 51 auquel un raccord 52 fournit du gaz à partir d'une source (non représentée).L'écoulement axial du gaz dans l'élément 41 est empêché par des joints toriques 53, 54 et le gaz pénétrant dans le manche 1 s'écoule le long du canal annulaire formé entre la fibre 3 et l'intérieur du tube 4 et sort par l'extrémité de l'ensemble 10, par l'élément terminal 5. Pour cela, l'élément terminal 15 (figure 3) comporte une portion évidée 15E; l'élément terminal 25 (figure 4) comporte une portion évidée 25F, et l'élément terminal 35 (figure 5) comporte des enroulements séparés, de façon à constituer un passage hélicoïdal 35B. Dans le cas de la figure 6, les régions circonférentielles entre les quatre échancrures 38 fournissent des passages traversants pour l'écoulement gazeux.

L'appareil de couplage 60 qui est représenté sur les figures 8 et 9 est une variante de l'appareil de la figure 7 et il comprend un élément 61 de forme générale cylindrique en acier inoxydable dans lequel est formé un alésage 62. L'une des extrémités de l'alésage 62 est adaptée, comme on ltexpliquera, pour recevoir l'extrémité terminale màle d'un ensemble à fibre optique qui, pour des raisons de clarté, est représentée en tirets sur la figure 8, en tant qu'unité 1. L'autre extrémité de l'alésage 62 est susceptible d'être raccordée à une source de ravonnement laser (non représentée) et elle reçoit un agencement de focalisation de rayonnement laser, désigné par la référence générale 65.

Pour raccorder l'élément 61 à une source de rayonnement laser, la face terminale 61A de l'élément 61 comporte trois douilles 66A, 668, 66C, dont les douilles 66B et 66C sont diamétralement opposées et reçoivent des terminaisons électriques dans un but que l'on décrira. La douille 66A ne contient pas de connexions électriques et elle est présente pour assurer un positionnement angulaire correct de l'élément 61 par rapport å la source de rayonnement laser. Dans l'alésage 62 et au voisinage de la face 61A, l'agencement de focalisation 65 comprend une lentille 65A interposée entre un ressort hélicoïdal 65B et un élément en forme de manchon 65C, l'élément en forme de manchon 65C et la lentille 65A pouvant tous deux coulisser axialement dans une mesure limitée dans l'alésage 12.Dans cet agencement, le ressort 658 ne s'appuie pas directement sur la lentille 65A, mais il est maintenu entre un collet de positionnement 65D s'appuyant sur la lentille 65A et un collet de butée 65E vissé à l'alésage 62.

L'élément 61 comporte, à son extrémité éloignée de la face 61A, un dispositif d'arrêt 70 soumis à l'action d'un ressort, comprenant un élément d arrêt 70A à pointe arrondie qui pénètre radialement dans l'alésage 62 pour buter contre une configuration en forme de bride faisant partie de la terminaison mâle de l'ensemble 1, de façon à positionner cette terminaison dans l'alésage 62, la face terminale de la terminaison étant en contact avec le manchon 65C. En conséquence. du fait que l'agencement de focalisation 65 est d'une nature élastique, on peut loger des terminaisons d'ensembles à fibre de différentes longueurs dans l'alésage 62 par positionnement du dispositif d'arrêt 70 et en déformant élastiquement le ressort 658 de telle façon que, dans tous les cas, la lentille 65A soit disposée à une distance prédéterminée de la face terminale proximale de la terminaison.Par conséquent, pendant la fabrication de l'ensemble de fibres optiques, il est moins fondamental que la terminaison ait des dimensions très précises, en dehors de la position axiale de la face terminale de la fibre par rapport à la face terminale de la terminaison. Cela rend la fabrication de l'ensemble à fibre optique quelque peu plus facile et, en ce qui concerne l'ensemble de couplage 60, le seul article qui doit être fabriqué avec des tolérances critiques est l'élément en forme de manchon 65C.

Pour assurer un écoulement de gaz (qui peut être un gaz inerte ou de l air) le long de l'intervalle annulaire entre la fibre optique unique et le gainage de l'ensemble à fibre optique, l'élément 61 comporte un orifice d'entrée de gaz 72 entouré par un joint torique 72A, orifice 72 qui communique avec une galerie annulaire 728 s'étendant autour d'une partie de l'alésage 62 dans la région où une ouverture est formée dans le gainage de l'ensemble 1. Pour empêcher que du gaz s'échappe fâcheusement de l'alésage 62, on prévoit un joint de caoutchouc 74 dans une partie agrandie de l'alésage 62 et, pour monter et/ou remplacer le joint 7s, l'élément 61 comporte une portion terminale amovible 618 qui est, au cours d'un fonctionnement normal, maintenue en position par des boulons 61C.

L'élément 61 comporte également un obturateur 76 monté pivotant obturant l'alésage 62 en l'absence de terminaison d'ensemble à fibre, de sorte que, si la source de rayonnement laser transmet, sans qu'on le veuille ou par suite d'une manoeuvre erronée, un rayonnement laser dans l'alésage 62, celui-ci sera empêché de sortir de l'alésage 62 grâce à l'obturateur. L'obturateur 76 comporte un simple support de pivotement, de sorte que, lors de l'entrée de I'ensemble,à fibre, son extrémité de terminaison fait pivoter l'obturateur 76 vers le haut en le faisant sortir de l'alésage 62. Un ressort de rappel 76A est prévu pour 1 obturateur 76 pour renforcer les forces de gravitation en garantissant que l'obturateur 76 est rappelé pour obturer l'alésage 62, lorsque la terminaison de l'ensemble de fibres est retirée de l'alésage 62.

Pour assurer un cauplage électrique pour le système de commande de la source de rayonnement laser, les douilles 648, 64C, comprennent des terminaisons électriques reliées à l'élément 61 et faisant partie d'un circuit de raccordement. Dans ce but, des conducteurs électriques 788. 78C, s'étendent des douilles 668. 66C à des contacts d'interrupteur respectivement 798, 79C, et l'élément en forme de manchon 65C est constitué par une matière électriquement conductrice telle que le laiton, de sorte que l'élément en forme de manchon 65C court-circuite les contacts 798, 79C, en l absence d'une terminaison de l'ensemble à fibre dans l'alésage 62. Lorsqqu on introduit cependant une telle terminaison dans l'alésage 62.

l'élément en forme de manchon 65C se déplace axialement, ce qui supprime l'interconnexion de court-circuitage entre les contacts 798, 79C. Le circuit de raccordement électrique peut fonctionner sur la base du fait que l'élément en forme de manchon 65C produit un circuit ouvert ou court-circuit entre les douilles 668, 66C, ou bien avec une résistance de valeur appropriée branchée en permanence entre les contacts 798. 79C, on peut obtenir une discrimination sur la base d'un niveau de tension pour détecter la rupture d'un conducteur électrique 788, 78C, de tels conducteurs étant, dans ce cas, de type résistant.

En ce qui concerne les matériaux utilisés dans l'appareil 60. le corps 61 est en acier inoxydable, l'élément en forme de manchon 65C est en laiton, le collet 65D est en matière plastique, par exemple en "Delrin" (marque déposée) et' la partie de l'alésage 62 le long de laquelle l'élément en forme de manchon 65C peut se déplacer axialement est, de préférence. revêtue d'une garniture de "Delrin". Le collet de butée 65E est, de façon appropriée, en laiton et les contacts 798. 79C sont logés dans une matière électriquement isolante telle que du caoutchouc.

Comme le montre au mieux la figure 12, la source de rayonnement laser, désignée par la référence générale 110, comprend un boîtier 111 en tôle métallique à travers lequel fait saillie une unité de raccordement femelle 112 dont l'alésage est aligné avec le rayonnement de sortie d'un laser 113 et, pour obtenir un accouplement de sécurité. un obturateur mécanique coulissant 114 obture l'ouverture de sortie 115 du laser 113 en l'absence d'ensemble à fibre monté dans l'unité femelle. Un raccord 116, destiné å fournir de l'air ou du gaz inerte, est monté sur la paroi de l'unité femelle 112 et, pour aligner l'ensemble à fibre reçu en direction angulaire de façon qu'il se raccorde avec le raccord 116, une broche d'orientation 117 est prévue au voisinage de l'obturateur 114.A l'extérieur du boîtier 111, on prévoit un anneau biseauté 118 comportant un repère indicateur sur sa face terminale 118A indiquant la position angulaire de la broche 117. l'anneau biseauté étant fixé à l'unité femelle 112 par une vis hexagonale 119. On obtient un positionnement approximatif du repère indicateur sur la face 118A sans difficulté, du fait que la portion de boîtier 111 sur laquelle s'appuie l'anneau 118 est inclinée non-orthogonalement à l'axe de l'unité femelle 112, tandis que la face terminale 118A doit être orthogonale à l'axe de l'unité femelle 112. Dans le boîtier 111, la paroi de l'unité femelle 112 comporte un élément sphérique 120 soumis à l'action d un ressort. qui joue le rôle d'un dispositif d'arrêt pour retenir un ensemble à fibre optique du type connu (c'est-à-dire comprenant sa propre lentille convergente), lorsqu'il est monté, et il est clair que l'extrémité avant de cet ensemble contacte la face en forme de came de l'obturateur 114 en provoquant le mouvement de coulissement de l'obturateur 114 en direction radiale, de façon à dégager l'ouverture de sortie 115 du laser 113 vers l'ensemble à fibre.

Pour adapter la source laser 110 à la réception d'un ensemble à fibre selon la présente invention, un dispositif adaptateur 130, représenté séparément sur les figures 10 et 11, est monté sur l'unité femelle 112 et est représenté ainsi monté sur la figure 12.

Le dispositif 130 comprend un corps tubulaire 131 logeant une lentille convergente ou de focalisation 132 placée entre un élément d'écartement coulissant 133 et un agencement d'appui à ressort 134. Le corps 131 est, à son autre extrémité, ajusté à frottement doux sur un anneau biseauté 135 au moyen d'un assemblage à clavette et rainure 136 et de deux dispositifs ou éléments d'arrêt verrouillables 137, 138 soumis à l'action d'un ressort qui, en l'absence d'ensemble à fibre selon la présente invention, sont verrouillés, comme on l'expliquera, dans des positions faisant saillie radialement vers l'extérieur.On monte le dispositif 130 sur l'unité femelle 112 en retirant d'abord l'anneau biseauté 118 (figure 12), puis en faisant passer le corps 131 dans l'alésage de l'unité femelle 112 et en fixant l'anneau biseauté 135 au moyen d'une vis hexagonale 139, la face terminale 135A de l'anneau biseauté étant disposé sensiblement perpendiculairement à l'axe de l'unité femelle 112. Cette position est représentée sur la figure 12 sur laquelle on notera que la face terminale 131A du corps 131 n'est pas en contact avec l'obturateur 114, de sorte qu'en l'absence d'ensemble à fibre selon la présente invention, il y a un empêchement mécanique à la sotie du rayonnement laser du dispositif 130.

Sur la figure 12, le déplacement axial intérieur du corps 131 est empêché par des dispositifs ou éléments d'arrêt verrouillables 137, 138 qui sont représentés plus clairement sur la figure 11. Ces éléments d'arrêt sont verrouillés par des tiges 141, 142 portées par des bras 143. 144 faisant saillie radialement, qui sont fixés à des éléments d'écartement 133 et, lorsqu'on introduit un ensemble à fibre selon la présente invention dans le dispositif adaptateur 130 et qu'il contacte l'élément d'écartement 133, le déplacement axial de cet élément provoque le dégagement des tiges 141 des éléments d'arrêt 137, 138, de sorte que la continuation du mouvement de l'ensemble provoque le déplacement du corps 131 vers le laser 113 et les dispositifs d'arrêt 137 et 138 sont amenés à se déplacer radialement vers l'intérieur par un effet de came contre les surfaces de came de l'anneau biseauté 135. de façon à s'engager derrière une formation de retenue en saillie formée sur l'ensemble à fibre.

Pendant le déplacement des dispositifs d'arrêt 137, 138, de leur position radialement extérieure à leur position radialement intérieure. le déplacement axial du corps 131 provoque le coulissement de l'obturateur 114, ce qui dégage l'ouverture de sortie 115 du laser 113.

La broche 117 a pour rôle d'aligner le corps 131 radialement. de façon que le raccord 116 soit aligné avec le passage de gaz 145 formé dans le corps 131. L'échappement du gaz de l'alésage du corps 131 est effectivement empêché par l'élément d'écartement 133 d'une part et par une coupelle de caoutchouc 146, d'autre part.

La figure 13 représente un ensemble de fibres 150 selon la présente invention, monté sur le dispositif adaptateur 130 ce dernier etant représenté en coupe, comme sur la figure 11, pour illustrer la position des tiges 141. 142 par rapport aux dispositifs d arrêt 137, 138, tandis que le mécanisme obturateur 114 est représenté â l'état ouvert, de sorte que l'ouverture de sortie 115 du laser n'est pas obturée ou protégée, étant bien entendu que cet agencement du mécanisme obturateur 114 est représenté pour des raisons de clarté dans cette position de la figure 13, mais qu'il est disposé en réalité perpendiculairement à la représentation de la figure 13.

L ensemble à fibre 150 comprend une fibre optique unique placée dans une gaine flexible 151 collée à une portion de manche plastique rigide 152 profilée extérieurement et comportant une extrémité de terminaison métallique 153 contenant l'extrémité clivée de la fibre optique unique.

Cette extrémité de terminaison touche l'élément d écartement 133 et provoque la compression de 1 agencement d'appui à ressort 134 et, pendant que 1 extrémité de terminaison 153 est en contact avec 1 élément d'écartement 133, l'extrémité clivée de la fibre optique unique est à la distance prédéterminée de la lentille convergente 132, en fait égale à la distance focale de la lentille 132. Lorsque l'extrémité de terminaison 153 touche initialement l'élément d'écartement 133, le déplacement initial de l'élément d'écartement 133 provoque le retrait des tiges 141, 142 des dispositifs d'arrêt 137, 138, et la poursuite du mouvement d'insertion de la portion de manche 152 provoque le déplacement du corps ou canon 131 par rapport à l'anneau biseauté 135 dans la direction du mécanisme d'obturation 114, du fait que le verrouillage des dispositifs d'arrêt 137, 138 n'existe plus.Ces éléments ou dispositifs d'arrêt 137.

138 sont rappelés élastiquement radialement vers l'extérieur et sollicités à force radialement vers l'intérieur par un effet de came produit par les surfaces intérieures de l'anneau biseauté 135, de sorte que des portions des dispositifs d'arrêt 137, 138 font saillie radialement vers l'intérieur par rapport à l'alésage du corps 131, derrière un épaulement radial 152A faisant partie de la portion de manche 152, ce qui fixe l'ensemble de fibres 150 à l'intérieur du dispositif adaptateur 130.

Pendant ce mouvement du corps 131, la face terminale 131A du corps contacte la face de came oblique du mécanisme obturateur 114 et provoque le déplacement du mécanisme obturateur radialement vers l'extérieur pour supprimer la protection de l'ouverture 115. Lorsque le mécanisme obturateur est dans sa position complètement extérieure, il contacte un micro-interrupteur 154 qui produit un couplage électrique et déclenche le fonctionnement du laser 113. Le mécanisme d'obturation 114 est une structure en forme de plaque qui, pour réduire le poids, comporte un grand évidement circulaire dans sa portion non destinée à l'obturation.

Il est clair à présent que le dispositif adaptateur 130 permet d utiliser des ensembles à fibre selon la présente invention avec une source laser 110 réalisée initialement pour être utilisée avec des ensembles à fibre du type connu, et cela sans variation des agencements de couplage mécaniques et électriques.

Ainsi, lorsque le dispositif adaptateur 130 est monté initialement sur la source 110, le rayonnement de sortie du laser est obturé par le mécanisme obturateur 114 qui obture l'ouverture 115, mais lorsqu'un ensemble à fibre 150 selon l'invention est monté sur le dispositif 130, la source laser 110 devient complètement opérationnelle. De meme, lorsqu'on retire un ensemble à fibre 150 selon la présente invention du dispositif adaptateur 130, le corps 131 est retiré du mécanisme d'obturation 114 qui revient dans sa position d'obturation de l'ouverture 115 et, lorsque l'ensemble à fibre 150 est retiré, les dispositifs d'arrêt 137, 138 reviennent dans leur état de verrouillage où le corps 131 est verrouillé à l'anneau biseauté 135.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Ensemble à fibre optique destiné à transmettre un rayonnement laser de haute énergie, caractérisé en ce que ledit ensemble (10) comprend un manche tubulaire en matière plastique moulé (1) sur lequel est montée, à l'une de ses extrémités, une terminaison métallique tubulaire (2) et, à son autre extrémité, une longueur de tube plastique (4),~l'extrémité distale du tube (4) comprenant un corps terminal (5), une fibre optique unique à âme de verre et gaine plastique (3) s'étendant à travers l'intérieur de la terminaison (2), du manche (1), du tube (4) et du corps terminal (5) et étant fixée à la terminaison (5). le tube plastique (4) étant ajusté à frottement doux dans l'alésage (7) du manche (1) et étant fixé au manche (1) par un manchon plastique {6) rétracté thermiquement, la fibre (3) étant clivée à chaque extrémité et positionnée avec précision par rapport à la terminaison (2) par une fixation par sertissage (8) de la terminaison (2) à la gaine plastique de la fibre (3).

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps terminal (5) est réalisé par sertissage préalable (38) du tube plastique (4) ou au moyen d'un élément séparé (15) susceptible de centrer la fibre unique (3) dans le tube plastique (4).

3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le manche (1) comporte, à sa surface extérieure, une bride (43A) disposée à une distance prédéterminée de la terminaison (2), de sorte que le manche (1) peut être sollicité élastiquement pour appuyer la terminaison (2) contre une butée mécanique (42) associée à une source de rayonnement laser, pour positionner avec précision l'extrémité clivée de la fibre au foyer du rayonnement laser incident.

4. Appareil destiné à coupler un ensemble à fibre optique (10) selon la revendication 1 à une source de rayonnement laser, caractérisé en ce que ledit appareil (40) comprend un élément (41) délimitant une cavité pour recevoir le manche (1) et la terminaison (2) dudit ensemble (10), un collet de butée (42) monté dans ladite cavité et comportant une surface de butée (42A) située à une distance prédéterminée d'une lentille de focalisation ou convergente (si) montée dans ladite cavité, l'axe optique de la lentille (44) étant aligné avec l'axe longitudinal de ladite cavité, des moyens (4 lA, 418) étant prévus pour fixer l'élément (41) au boîtier d'une source de rayonnement laser.

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un dispositif de couplage électrique (46) comprenant un micro-interrupteur (46A) est monté sur ledit élément (41) et est connecté de façon à activer et/ou désactiver une source de rayonnement laser telle qu'indiquée selon la présence ou l'absence d'un ensemble à fibre (10) tel qu'indiqué monté sur ledit élément femelle (dans ladite cavité), ladite terminaison (2) touchant la surface de butée (42A).

6. Appareil pour coupler un ensemble à fibre optique pour transmettre un rayonnement laser de haute énergie à partir d'une source de rayonnement laser, dans lequel l'ensemble à fibre comporte une terminaison mâle (1) à une extrémité, caractérisé en ce que ledit appareil (60) comprend un élément (61) délimitant dans alésage (62) devant recevoir coaxialement ladite terminaison mâle (1) à une extrémité de l'alésage (62), et un agencement de focalisation du rayonnement (65) disposé coaxialement à l'autre extrémité de l'alésage (62), ladite autre extrémité de l'alésage (62) étant propre à être couplée à une source de rayonnement laser, ledit élément (61) comprenant des moyens d'arrêt (70) faisant saillie radialement dans l'alésage (621 à l'une de ses extrémités pour y retenir une terminaison mâle (1) telle qu'indiquée, et ledit agencement de focalisation (65) comprenant une lentille de focalisation de rayonnement laser (65A) interposée entre un élément en forme de manchon (65C) et des moyens de rappel élastiques (65B), les dimensions de l'élément en forme de manchon (65C) étant prédéterminées de façon que, lorsqu'une telle terminaison mâle (1) touche l'élément en forme de manchon (65C), la lentille de focalisation (65A) est à une distance prédéterminée de la face terminale proximale de la terminaison (1) et les moyens de rappel élastiques (65B) permettent le placement de terminaisons de longueurs différentes dans l'alésage (62) par lesdits moyens d'arrêt (70).

7. Dispositif adaptateur pour une source de rayonnement laser de haute énergie (110) susceptible de délivrer un rayonnement laser collimaté le long d'un alésage d'unité femelle (112) obturé par un mécanisme obturateur (114) pour empêcher la délivrance de rayonnement laser en l'absence d'un ensemble à fibre (150), caractérisé en ce que ledit dispositif adaptateur (130) comprend un corps ou boitier tubulaire (131) logeant une lentille de focalisation ou convergente (132) placée entre un élément d'écartement coulissant (133) et un agencement d'appui élastique (å ressort) (134), le corps (131) étant ajusté à frottement doux dans l'alésage de l'unité femelle (112) et étant supporté par un anneau biseauté (135) adapté à la fixation à l'unité femelle (112), le corps (131) et l'anneau biseauté (135) étant reliés par un agencement (136, 137, 138) comprenant un dispositif d'arrêt verrouillable (137. 138) qui empêche, à l'état verrouillé. le déplacement axial du corps le long de l'alésage de l'unité femelle vers le mécanisme obturateur (114), un mécanisme de déverrouillage (141-144) étant logé dans le corps (131) et relié à l'élément d'écartement coulissant (133) et 1 agencement étant tel que l'alésage du corps (131) est dimensionné pour recevoir un ensemble à fibre selon la revendication 1l-qui. lors de l'insertion, déplace axialement l'élément d'écartement coulissant (133) en actionnant le mécanisme de déverroui lage (141-144 > et en déclenchant le mouvement de coulisement du corps (131) par rapport à l'anneau biseauté (135) pour l'amener au contact du mécanisme obturateur (114).

8. Dispositif adaptateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt verrouillable (137, 138) est monté dans le corps (131) et comporte une portion susceptible de faire saillie dans l'alésage du corps. lorsque le mécanisme de déverrouillage (141-144) est actionné, ladite portion assurant la retenue d'un ensemble à fibre tel qu'indiqué dans l'alésage du corps.

9. Dispositif adaptateur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit agencement de liaison (136-138) comprend un assemblage à clavette et rainure (136) qui limite le mouvement d'éloignement du corps (131) du mécanisme d'obturation (114).